Az egyenáramú motor működési elve

.Az egyenáramú gép (DC gép) olyan forgó motorra utal, amely képes elektromos energiát egyenáramból mechanikai energiává alakítani (egyenáramú motorként), vagy mechanikai energiát egyenáramú elektromos energiává alakítani (egyenáramú generátorként). Ez egy olyan típusú motor, amely megkönnyíti az elektromos és a mechanikai energia kölcsönös átalakítását. Ha motorként működik, egyenáramú motorként működik, elektromos energiát mechanikai energiává alakítva; generátorként üzemelve egyenáramú generátorként működik, a mechanikai energiát elektromos energiává alakítva.

 

Összetétel szerkezete

Az egyenáramú motor szerkezetének két fő részből kell állnia: az állórészből és a forgórészből. Az egyenáramú motor üzem közben álló részét állórésznek nevezzük. Az állórész fő funkciója egy mágneses mező létrehozása, amely a motor alapjából, fő mágneses pólusokból, irányváltó pólusokból, végsapkákból, csapágyakból és kefeszerkezetekből áll. A működés közben forgó alkatrészt rotornak nevezzük, amely elsősorban elektromágneses nyomatékot és indukált elektromotoros erőt hoz létre. Ez az egyenáramú motorok energiaátalakításának agya, ezért általában armatúrának nevezik, amely egy tengelyből, armatúra magból, armatúra tekercsből, kommutátorból és ventilátorból áll.

 

Fő mágneses pólus

A fő mágneses pólus feladata légrés mágneses mező létrehozása. A fő mágneses pólus két részből áll: a fő mágneses pólus vasmagjából és a gerjesztő tekercsből. A vasmag általában 0,5–1,5 mm vastag szilikon acéllemezekből készül, amelyeket összepréselnek és szegecselnek. Két részre oszlik: a rúdtestre és a rúdsarukra. A gerjesztő tekercs tetején lévő részt pólustestnek, az alsó részét pedig pólussaruknak nevezzük. A pólussaru szélesebb, mint a pólustest, amely szabályozhatja a mágneses tér eloszlását a légrésben, és megkönnyíti a gerjesztő tekercs rögzítését. A gerjesztő tekercs szigetelt rézhuzalból készül, és a fő mágneses pólusmag köré van tekerve. A teljes fő mágneses pólus csavarokkal van rögzítve a gép aljához,

Tolató rúd

Az irányváltó pólus feladata a kommutáció javítása, valamint a motor működése során az elektromos kefe és a kommutátor közötti esetleges kommutációs szikrák csökkentése. Általában két szomszédos fő mágneses pólus közé szerelik be, és egy fordított pólusú vasmagból és egy fordított pólustekercsből áll. Az irányváltó pólustekercselés szigetelt vezetékekből készül, amelyek az irányváltó pólusú vasmag köré tekernek, és az irányváltó pólusok száma megegyezik a fő mágneses pólusokkal.

 

Gépalap

A motor állórészének külső héját alapnak nevezzük. A gépalap funkciója kettős:

Az egyik a fő mágneses pólus, az irányváltó pólus és a végburkolat rögzítésére, valamint a teljes motor megtámasztására és rögzítésére szolgál;

Másodszor, maga a gépalap is része a mágneses áramkörnek, amely a mágneses pólusok közötti mágneses utat képezi. Azt a részt, amelyen a mágneses fluxus áthalad, mágneses járomnak nevezzük. Annak érdekében, hogy a gépalap megfelelő mechanikai szilárdsággal és jó mágneses vezetőképességgel rendelkezzen, általában öntött acélból vagy acéllemezekből hegesztik.

 

Elektromos kefe készülék

Az elektromos kefe egyenfeszültség és egyenáram bevezetésére vagy eltávolítására szolgál. Az elektromos kefeszerkezet egy elektromos keféből, egy kefetartóból, egy kefe rúdból és egy kefe rúdtartóból áll. Az elektromos kefét a kefetartóba helyezik, és egy rugóval összenyomják, hogy biztosítsák a jó csúszó érintkezést a kefe és a kommutátor között. A kefetartó a kefe rúdjára van rögzítve, amely egy kör alakú kefe rúd ülésére van felszerelve, és egymástól el kell szigetelni. A kefe rúd ülése a végburkolatra vagy a csapágy belső burkolatára van felszerelve, és a kerületi helyzet állítható. A beállítás után rögzítve van.

 

(1) Armatúra vasmag

Az armatúra mag a fő mágneses áramkör fő része, és az armatúra tekercs beágyazására szolgál. Az általános armatúra vasmag 0,5 mm vastag, lyukasztott és laminált szilíciumacél lemezekből készül, hogy csökkentse az örvényáram és a hiszterézis veszteséget, amely az armatúra vasmagjában keletkezik a motor működése során. Az egymásra rakott vasmag a tengelyre vagy a forgórész konzoljára van rögzítve. A vasmag külső körében armatúra rések vannak, amelyekbe armatúra tekercsek vannak beágyazva.

(2) Armatúra tekercselés

Az armatúra tekercs funkciója elektromágneses nyomaték és indukált elektromotoros erő létrehozása, és az egyenáramú motorok energiaátalakításának kulcseleme, ezért armatúrának nevezik. Számos tekercsből (a továbbiakban: alkatrészek) áll, amelyek bizonyos szabályok szerint vannak összekapcsolva. A tekercsek nagy szilárdságú zománcozott huzallal vagy üvegszálas tekercsekkel vannak tekercselve. A különböző tekercsek tekercsélei felső és alsó rétegekre vannak osztva, és beágyazódnak az armatúra résébe. A tekercs és a vasmag közötti, valamint a felső és alsó tekercsélek közötti szigetelést megfelelően karban kell tartani. Annak megakadályozására, hogy a centrifugális erő kidobja a tekercs szélét a résből, a rés résékekkel van rögzítve. A tekercs nyílásból kinyúló végcsatlakozó része hőre keményedő nem-szőtt üvegszalaggal van megkötve.

 

(3) Kommutátor

Az egyenáramú motorban a kommutátor elektromos kefékkel van felszerelve, amelyek a külső egyenáramot az armatúra tekercsében váltakozó árammá alakítják, állandóan tartva az elektromágneses nyomaték irányát; Az egyenáramú generátorban a kommutátor elektromos kefékkel van felszerelve, amelyek az armatúra tekercsben indukált váltakozó elektromotoros erőt pozitív és negatív elektromos kefékből származó közvetlen elektromotoros erővé alakíthatják át. A kommutátor egy hengeres test, amely sok kommutátorszegmensből áll, amelyek között csillámlemezek vannak szigetelve.

 

(4) Forgó tengely

A tengely támasztó szerepet játszik a forgórész forgásában, és bizonyos fokú mechanikai szilárdságot és merevséget igényel. Általában kerek acélból készül

Fő kategóriák

 

(5) DC generátor

Az egyenáramú generátor olyan gép, amely a mechanikai energiát egyenáramú elektromos energiává alakítja. Főleg egyenáramú motorok, elektrolízis, galvanizálás, elektromos olvasztás, töltés és váltóáramú generátorok gerjesztő áramforrásaként használják. Bár a teljesítmény-egyenirányító alkatrészeket olyan helyeken is alkalmazzák, ahol a váltóáram egyenárammá alakításához egyenáram szükséges, bizonyos teljesítményi szempontokat tekintve a váltakozó egyenirányítós áramforrások nem tudják teljesen helyettesíteni az egyenáramú generátorokat.

(6) DC motor

Forgó eszköz, amely az egyenáram energiáját mechanikai energiává alakítja. A villanymotor állórésze mágneses teret biztosít, az egyenáramú tápegység a forgórész tekercsét, a kommutátor pedig állandóan tartja a forgórész áramának irányát és a mágneses tér által generált nyomatékot. Az egyenáramú motorok két kategóriába sorolhatók az alapján, hogy fel vannak-e szerelve általánosan használt kefekommutátorokkal, beleértve a kefés egyenáramú motorokat és a kefe nélküli egyenáramú motorokat.

A kefe nélküli egyenáramú motor egy új típusú egyenáramú motor, amelyet az utóbbi években fejlesztettek ki a mikroprocesszoros technológia fejlesztésével, új, nagy kapcsolási frekvenciájú és alacsony fogyasztású nagyteljesítményű elektronikai eszközök alkalmazásával, valamint a vezérlési módszerek optimalizálásával és az alacsony-költségű, magas mágneses energiaszintű állandó mágneses anyagok megjelenésével.

(7) Ellenőrzési elv

A kefe nélküli egyenáramú motor szabályozási elve az, hogy a motor forgása érdekében a vezérlőegységnek először meg kell határoznia a motor forgórészének Hall-érzékelő által érzékelt helyzetét, majd az állórész tekercsének megfelelően meg kell határoznia az inverterben lévő teljesítménytranzisztorok be-, illetve kikapcsolási sorrendjét. Az inverterben található AH, BH, CH (ezeket felsőkaros teljesítménytranzisztoroknak nevezzük) és AL, BL, CL (ezeket alsókaros teljesítménytranzisztoroknak nevezzük) az áramot egymás után a motortekercsen keresztül haladva előre (vagy hátrafelé) forgó mágneses mezőt generálnak, és kölcsönhatásba lépnek a forgórész mágnesével, hogy a motort az óramutató járásával megegyezően/számláló irányban forogják. Amikor a motor forgórésze olyan helyzetbe fordul, ahol a Hall-érzékelő egy másik jelsorozatot érzékel, a vezérlőegység bekapcsolja a következő teljesítménytranzisztor-készletet, így a ciklikus motor ugyanabba az irányba tud tovább forogni, amíg a vezérlőegység úgy dönt, hogy leállítja a motor rotorját és kikapcsolja a teljesítménytranzisztorokat (vagy csak az alsó kar teljesítménytranzisztorait kapcsolja be); Ha a motor forgórészét meg kell fordítani, a teljesítménytranzisztor aktiválásának sorrendje megfordul.

 

Alapvetően a teljesítménytranzisztorok nyitási módja a következőképpen szemléltethető: AH, BL csoport → AH, CL csoport → BH, CL csoport → BH, AL csoport → CH, AL csoport → CH, BL csoport, de nem szabad AH, AL vagy BH, BL vagy CH, CL-ként nyitni. Ezen túlmenően, mivel az elektronikus alkatrészeknek mindig van kapcsolási reakcióideje, a teljesítménytranzisztor válaszidejét is figyelembe kell venni a ki- és bekapcsoláskor. Ellenkező esetben, ha a felkar (vagy az alsó kar) nincs teljesen kikapcsolva, az alsó kar (vagy a felkar) már bekapcsolva lesz, ami rövidzárlatot eredményez a felső és az alsó kar között, és kiég a teljesítménytranzisztor.

 

Amikor a motor forog, a vezérlőegység összehasonlítja a vezető által beállított sebességből és gyorsulási/lassulási sebességből álló parancsot a Hall érzékelő jelének változási sebességével (vagy szoftverrel kiszámítva), hogy meghatározza, hogy a következő kapcsolókészletet (AH, BL vagy AH, CL vagy BH, CL vagy...) be kell-e kapcsolni, és a bekapcsolási idő időtartamát. Ha a sebesség nem elég, akkor meghosszabbodik; ha a sebesség túl nagy, akkor lerövidül. A munka ezen részét a PWM fejezi be. A PWM segítségével megállapítható, hogy a motor fordulatszáma gyors vagy lassú, és az ilyen PWM generálása a precízebb fordulatszám-szabályozás alapja.

 

A nagy-sebességű vezérlőnek mérlegelnie kell, hogy a rendszer ÓRA felbontása elegendő-e a szoftverutasítások feldolgozási idejének megértéséhez. Ezenkívül a hall-érzékelő jelének változásaihoz használt adathozzáférési módszer a processzor teljesítményét, az ítélet pontosságát és a valós idejű teljesítményt is befolyásolja. Ami az alacsony-sebesség-szabályozást illeti, különösen az alacsony-sebességű indítást illeti, a hall-érzékelő jelének visszaadott változásai lassabbak lesznek. Nagyon fontos a jel kinyerése, megfelelő időben történő feldolgozása, és a szabályozási paraméterek megfelelő konfigurálása a motor jellemzőinek megfelelően. Alternatív megoldásként a fordulatszám-visszacsatolás beállítható a jeladó változásai alapján a jelfelbontás növelése érdekében a jobb vezérlés érdekében. A motor zökkenőmentesen tud működni és jól reagál, és a PID szabályozás megfelelőségét nem lehet figyelmen kívül hagyni. Amint azt korábban említettük, a kefe nélküli egyenáramú motor zárt{13}}hurkú vezérlés, így a visszacsatoló jel egyenértékű azzal, hogy a vezérlőegységnek közölje, hogy a motor fordulatszáma mennyivel tér el a célsebességtől, ami a hiba. A hiba ismerete természetesen kompenzációt igényel, ami hagyományos mérnöki szabályozással, például PID szabályozással érhető el. Az irányítás állapota és környezete azonban valójában összetett, és folyamatosan változik. A robusztus és tartós szabályozás elérése érdekében előfordulhat, hogy a figyelembe veendő tényezőket a hagyományos mérnöki vezérlés nem tudja teljesen elsajátítani. Ezért a fuzzy vezérlés, a szakértői rendszerek és a neurális hálózatok is fontos elméletek lesznek az intelligens PID-vezérléshez.